S každým ďalším centimetrom clony,s každou ďalšou sekundou pozorovacieho času a každým ďalším atómom atmosférického šumu odstráneným zo zorného poľa ďalekohľadu možno vesmír vidieť lepšie, hlbšie a jasnejšie.
Keď začal fungovať Hubblov teleskop v1990 otvoril novú éru v astronómii – vesmír. Už žiadne zápasenie s atmosférou, žiadne starosti s mrakmi alebo elektromagnetickým blikaním. Všetko, čo bolo potrebné, bolo otočiť satelit na cieľ, stabilizovať ho a zbierať fotóny. Za 25 rokov začali vesmírne teleskopy pokryť celé elektromagnetické spektrum, čo po prvý raz umožnilo vidieť vesmír pri každej vlnovej dĺžke svetla.
Ale ako sa naše vedomosti zväčšovali, rástli anaše chápanie neznámeho. Čím ďalej sa pozeráme do vesmíru, tým hlbšiu minulosť vidíme: konečný čas od Veľkého tresku v kombinácii s konečnou rýchlosťou svetla poskytuje hranicu toho, čo môžeme pozorovať. Ba čo viac, samotné rozpínanie vesmíru pôsobí proti nám a naťahuje vlnovú dĺžku svetla z hviezd, keď putuje vesmírom smerom k našim očiam. Dokonca aj Hubbleov vesmírny teleskop, ktorý nám poskytuje najhlbší a najúchvatnejší pohľad na vesmír, aký sme kedy objavili, je v tomto smere obmedzený.
Hubbleov teleskop je úžasný teleskop, ale má niekoľko základných obmedzení:
Tieto galaxie sú krásne, vzdialené a existovali, keď bol vesmír len asi 4% svojho súčasného veku. Ale je známe, že hviezdy a galaxie existovali ešte skôr.
Aby ste to videli, ďalekohľad musí mať viacvysoká citlivosť. To znamená prechod na dlhšie vlny a nižšie teploty ako Hubbleov teleskop. To je dôvod, prečo sa stavia vesmírny teleskop Jamesa Webba.
Je navrhnutý vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST).na prekonanie presne týchto obmedzení: s priemerom 6,5 m dokáže ďalekohľad zhromaždiť 7-krát viac svetla ako Hubbleov teleskop. Otvára možnosť ultraspektroskopie s vysokým rozlíšením od 600 nm do 6 mikrónov (4-násobok vlnovej dĺžky, ktorú môže vidieť Hubbleov teleskop), vďaka čomu možno pozorovať v strednej infračervenej oblasti spektra s vyššou citlivosťou než kedykoľvek predtým. JWST využíva pasívne chladenie na teplotu povrchu Pluta a je schopný aktívne chladiť zariadenia v strednej infračervenej oblasti až na 7 K. Teleskop Jamesa Webba poskytne príležitosť robiť vedu spôsobom, akým sa to ešte nikomu nepodarilo.
Umožní to:
Úroveň vedeckého výskumu JWST sa nepodobá ničomu v minulosti, a preto bol teleskop vybraný ako vlajková loď misie NASA v roku 2010.
Technicky povedané, nový ďalekohľadJames Webb je skutočné umelecké dielo. Projekt prešiel dlhou cestou s prekročením rozpočtu, oneskorením harmonogramu a nebezpečenstvom zrušenia projektu. Po zásahu nového vedenia sa všetko zmenilo. Projekt zrazu začal fungovať ako hodinky, financie sa prideľovali, brali do úvahy chyby, zlyhania a problémy a tím JWST sa začal zmestiť do všetkých časových plánov, harmonogramov a rozpočtových limitov. Štart zariadenia je naplánovaný na október 2018 na rakete Ariane-5. Tím nielenže dodržuje harmonogram, ale má v zálohe deväť mesiacov na zvládnutie všetkých nepredvídaných udalostí, aby bolo všetko poskladané a pripravené na daný termín.
Teleskop Jamesa Webba má 4 hlavné časti.
Zahŕňa všetky zrkadlá, z ktorých najviacúčinných je osemnásť primárnych segmentových pozlátených zrkadiel. Budú použité na zber vzdialeného svetla hviezd a jeho zameranie na analytické prístroje. Všetky tieto zrkadlá sú momentálne pripravené a bezchybné, vyrobené presne podľa plánu. Po zložení budú zložené do kompaktnej konštrukcie, aby mohli byť vypustené viac ako 1 milión km zo Zeme do bodu L2 Lagrange, a potom sa automaticky rozložia tak, aby vytvorili voštinovú štruktúru, ktorá bude zhromažďovať svetlo s ultra dlhým dosahom po mnoho rokov. . Je to skutočne krásna vec a úspešný výsledok titánskeho úsilia mnohých špecialistov.
Webb je vybavený štyrmi vedeckýminástroje, ktoré sú už 100% pripravené. Hlavná kamera teleskopu je blízka infračervená kamera: od viditeľného oranžového svetla po hlboké infračervené. Poskytne bezprecedentné snímky najstarších hviezd, najmladších galaxií, ktoré sa ešte len formujú, mladých hviezd Mliečnej dráhy a blízkych galaxií, stoviek nových objektov v Kuiperovom páse. Je optimalizovaný na priame zobrazovanie planét okolo iných hviezd. Toto bude primárna kamera používaná väčšinou pozorovateľov.
Tento nástroj nielen rozdeľuje svetlo nasamostatné vlnové dĺžky, ale dokáže to urobiť pre viac ako 100 samostatných objektov súčasne! Toto zariadenie bude všestranný Webb spektrograf schopný pracovať v 3 rôznych režimoch spektroskopie. Postavila ho Európska vesmírna agentúra, no mnohé komponenty vrátane detektorov a batérie s viacerými uzávierkami poskytlo Centrum pre vesmírne lety. Goddard (NASA). Toto zariadenie bolo testované a je pripravené na inštaláciu.
Zariadenie bude slúžiť na širokopásmové pripojenievizualizáciu, teda s jej pomocou sa získajú najpôsobivejšie obrázky zo všetkých nástrojov Webb. Z vedeckého hľadiska bude najužitočnejší pri meraní protoplanetárnych diskov okolo mladých hviezd, meraní a zobrazovaní objektov Kuiperovho pásu a prachu zahrievaného svetlom hviezd s bezprecedentnou presnosťou. Bude to jediný prístroj s kryogénnym chladením až na 7 K. V porovnaní s vesmírnym teleskopom Spitzer to zlepší výsledky o faktor 100.
Zariadenie umožní vyrábať:
Tento nástroj vytvorila Kanadská vesmírna agentúra. Po absolvovaní kryogénneho testovania bude tiež pripravený na integráciu do prístrojového priestoru ďalekohľadu.
Vesmírne teleskopy nimi ešte neboli vybavené.Jedným z najnebezpečnejších aspektov každého uvedenia na trh je použitie úplne nového materiálu. Namiesto aktívneho chladenia celej kozmickej lode jednorazovým spotrebným chladivom využíva teleskop Jamesa Webba úplne novú technológiu – 5-vrstvový opaľovací krém, ktorý bude nasadený na odraz slnečného žiarenia od teleskopu. Päť 25-metrových plátov bude spojených titánovými tyčami a inštalovaných po nasadení ďalekohľadu. Ochrana bola testovaná v rokoch 2008 a 2009. Modely v plnom rozsahu, ktoré sa zúčastnili laboratórnych testov, robili všetko, čo mali tu na Zemi. Toto je krásna inovácia.
Navyše je to tiež neuveriteľný koncept:nielen blokovanie svetla zo slnka a umiestnenie ďalekohľadu do tieňa, ale robí to tak, že všetko teplo je vyžarované v opačnom smere, ako je orientácia ďalekohľadu. Každá z piatich vrstiev vo vesmírnom vákuu bude chladnúť so vzdialenosťou od vonkajšej, ktorá bude o niečo teplejšia ako teplota zemského povrchu - asi 350-360 K. Teplota poslednej vrstvy by mala klesnúť na 37- 40 K, čo je chladnejšie ako v noci na povrchu Pluta.
Okrem toho boli prijaté významné opatreniapreventívne opatrenia na ochranu pred drsným prostredím hlbokého vesmíru. Jednou z vecí, ktorých sa tu treba obávať, sú drobné kamienky veľkosti kamienkov, zrnká piesku, škvrnky prachu a ešte menšie, ktoré lietajú medziplanetárnym priestorom rýchlosťou desiatok či dokonca stoviek tisíc km/h. Tieto mikrometeority sú schopné vytvárať drobné mikroskopické diery vo všetkom, s čím sa stretnú: kozmické lode, obleky astronautov, zrkadlá teleskopov a ďalšie. Ak sú na zrkadlách iba priehlbiny alebo diery, čo mierne znižuje množstvo dostupného „dobrého svetla“, potom by sa slnečná clona mohla roztrhnúť od okraja k okraju, čím by sa celá vrstva stala zbytočnou. Na boj proti tomuto fenoménu bol použitý skvelý nápad.
Celý slnečný štít bol takýmto spôsobom rozdelený na častitakže ak dôjde k malému zlomu v jednom, dvoch alebo dokonca troch z nich, vrstva sa ďalej nerozbije, ako prasklina na čelnom skle auta. Delenie udrží celú štruktúru neporušenú, čo je dôležité, aby sa zabránilo degradácii.
Toto je najbežnejšia zložka, pretože ju má každývesmírne teleskopy a vedecké misie. JWST to má unikátne, ale aj kompletne pripravené. Generálnemu dodávateľovi projektu Northrop Grumman zostáva len dokončiť štít, zostaviť teleskop a otestovať ho. Zariadenie bude pripravené na spustenie o 2 roky.
Ak všetko pôjde správne, ľudstvo sa nájdena pokraji veľkých vedeckých objavov. Prikrývka neutrálneho plynu, ktorá doteraz zakrývala pohľad na najstaršie hviezdy a galaxie, bude odstránená infračervenými schopnosťami a obrovskou svietivosťou Webb. Bude to najväčší, najcitlivejší ďalekohľad s obrovským rozsahom vlnových dĺžok 0,6 až 28 mikrónov (ľudské oko vidí 0,4 až 0,7 mikrónu), aký bol kedy postavený. Očakáva sa, že poskytne desaťročie pozorovaní.
Podľa NASA bude doba trvania misie Webb od5,5 až 10 rokov. Je limitovaný množstvom paliva potrebného na udržanie obežnej dráhy a životnosťou elektroniky a zariadení v drsných podmienkach vesmíru. Orbitálny teleskop Jamesa Webba ponesie zásobu paliva na celé 10-ročné obdobie a 6 mesiacov po štarte prebehne testovanie podpory letu, ktoré zaručuje 5 rokov vedeckej práce.
Hlavným limitujúcim faktorom jemnožstvo paliva na palube. Keď skončí, satelit sa odkloní od bodu L2 Lagrange a vstúpi na chaotickú obežnú dráhu v bezprostrednej blízkosti Zeme.
V dôsledku toho sa môžu vyskytnúť ďalšie problémy:
Najťažším testom, ktorý čaká teleskop Jamesa Webba, je štart a umiestnenie na danú obežnú dráhu. Tieto situácie boli testované a úspešne prešli.
Ak funguje teleskop Jamesa Webbabežnej prevádzky bude dostatok paliva na zabezpečenie jej prevádzky od roku 2018 do roku 2028. Okrem toho existuje potenciál na doplnenie paliva, ktoré by mohlo predĺžiť životnosť teleskopu o ďalšie desaťročie. Rovnako ako Hubbleov teleskop je v prevádzke už 25 rokov, JWST môže poskytnúť generáciu revolučnej vedy. V októbri 2018 vynesie na obežnú dráhu budúcnosť astronómie nosná raketa Ariane 5, ktorá je po viac ako 10 rokoch tvrdej práce pripravená začať prinášať ovocie. Budúcnosť vesmírnych teleskopov je takmer tu.
